JPS604619A - 繊維焼結型自己潤滑性摺動材の製造法 - Google Patents

繊維焼結型自己潤滑性摺動材の製造法

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JPS604619A
JPS604619A JP11049583A JP11049583A JPS604619A JP S604619 A JPS604619 A JP S604619A JP 11049583 A JP11049583 A JP 11049583A JP 11049583 A JP11049583 A JP 11049583A JP S604619 A JPS604619 A JP S604619A
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lubricating
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健三 塙
Kiyoshi Suzuki
清 鈴木
Takeo Nakagawa
威雄 中川
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Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan
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Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/28Brasses; Bushes; Linings with embedded reinforcements shaped as frames or meshed materials

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自己潤滑性摺動材とりわけ繊維焼結型の自己潤
滑性摺動材に関するものである、。
耐摩耗材たとえばすべり軸受は各種工作機械や運動機構
の相対スライド面に用いられ、その用途に応じて各種潤
滑剤が選定されているが、使用目的や組込み場所によっ
ては潤滑剤とくに潤滑油の供給が不可能となる場合があ
る。この対策として、自己潤滑性を持つ軸受が開発され
、具体的には、軸受材のマ) IJワックス材多孔質体
として内部にオイルを含浸、封入したものや、マトリッ
クス材中に炭素や二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤を
分散させたものがあるが、オイルの飛散を嫌い、かつ高
圧縮荷重に耐えることを目的とする場合には1後者の固
体潤滑剤によるものが望ましい0 この固体潤滑剤を分散させた摺動材は、摩擦係数が低く
(固体潤滑剤の含有量が多い)、耐圧縮荷重や引張り強
度などが良好で、製作が容易かつ安価に行える特性を備
えていることが必要であるが、従来ではこれらの目的を
十分に達成することが傭しかった。
すなわち、マトリックス材中に固体潤滑剤を分散する方
法として、従来では一般に、ブツシュ状の固体潤滑剤を
溶製材からなる母材に圧入する手法が採られている。こ
の方法は溶製材で母材を作り、これに芽孔加工して別途
製造した固体潤滑剤を埋込む関係から、孔間隔の制約な
どにより摩擦係数の向上には自ら限度があり、全域に緻
密な泊滑面を構成し得ない。また、製作上も工数が多く
類推な機械加工を必要とするためコストが高いという欠
点がある。固体潤滑剤を分散する他の手法として粉末冶
金的手法があるが、従来では固体潤滑剤を多量に含有さ
せると、成形性、焼結性及び強度の低下が著しく、条件
を良くしても15m#%、実用的には10″1%程度が
限度で十分とはいえず、そこで一般に前者のブツシュ状
固体潤滑剤圧入方式が用いられていたものである。
本発明は前記のような軸受で代表される従来の自己潤滑
性摺動材の不利、欠点を解消し、固体潤滑剤を20〜5
0 mf%と高含有率でしかも均一に分散せしめかつ強
度も良好で、比較的安価かつ容易に星−できる実用的な
自己潤?FJ性摺動材を提供しようとするもので、その
特徴とするところは、母材金属をびびり振動切削して製
造したアスペクト比がほぼ4〜70の微細短繊維を固体
間i’tt材と混合し、所望形状に成形したのち焼結し
、微細短繊維の焼結組織を骨格としてこれに固体潤滑剤
の分散包埋された構造としたことにある。
以下本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。
第1図は本発明に係る繊維焼結型自己潤滑性摺動材を例
示するもので、スリーブ状、板ないし盤状、リング状、
レール状その他任意の形状をなし、少なくとも一面に軸
などに対する接触面11が形成されている。第2図は第
1図の摺動材の断面を拡大して示すもので、繊維多孔質
体を骨格としてその中に粒状の固体潤滑剤が分散された
焼結組織、さらにくわしくは、第2cL図のごとく互い
に表面が溶着結合した微細短繊維1と、この互いに溶着
した微細短繊維1に形成された連成空孔3に閉じ込めら
れた固体潤滑剤2とからなっている。
しかして、本発明は、゛マトリックス材として粉末を用
いず、微細な短繊維とりわけ、びびり振動切削方式によ
り母材金属から直接分離創成1−だアスペクト比が約4
〜70の短繊維を用いる。母材金属は、鋳鉄をはじめと
する鉄系金属、黄銅や青銅などの銅合金、ジュラルミン
などのアルミニウム合金など目的に応じた任意のものが
用いられる。
マトリックス材として金属粉末を用いた場合には、これ
かほぼ球に近い形状(粒子)をなしていることから、高
い成形圧を要するうえに、金型等による圧粉成形に際し
、成形可能な範囲で加圧力を最小としても成形体空孔率
が低い。したがって、多量の固体潤滑剤を混合すると、
マ) IJツクス粉同志の接触が妨けられると共に、固
体潤滑剤の偏析が生じる。
そこで本発明はマトリックス拐として微細短繊維:を用
いるものであるが、この微細短1維として単純に機械加
工により生じた切屑を粉砕したようなものを用いた場合
には、粉砕中の接触で丸みを帯びた粉となり、寸法や物
性の揃った良好なものが得られず、所期の目的が達成さ
れない。また、引き抜き法などにより得られた極細ワイ
ヤを切断して使用することも考えられるが、目的に合致
する極細のワイヤはきわめて高価であり、また、所定長
さに均一に切断することも困難である。
本発明者らにより研究と実験を重ねた結果、微細短繊維
として、とくにびびり振動切削により製造した特定の短
繊維が有効であ?た。
すなわち、柱状などをなす母材金属を回転させつつこれ
の表面に弾性工具を当て、この弾性工具に所定の微少な
送りを与えながら、びびり振動を積極的に発生させ、び
びり1サイクルごとに母材の表層を強制的に分断して繊
維化するもので、微細でかつ均一な寸法諸元のものが多
量生産される。このびびり振動切削による繊維は加工硬
化により母材強度以上の強さを示し、乾式で母材から直
接分離創成するため表面酸化物も少なく、断面平滑面と
破さい而及び粗面からなる三角形類似をなし、表面積が
大きいと゛共に、平滑面の存在などにより分散性が良い
。しかも、接合に対する活性度が非常に高い。
ただ、このようなびびり振動切削で製造し次いで微細短
繊維1と固体潤滑剤2との混合物4を成形手段だと見は
第8図のような金型5に充填し、所望の圧力で加圧する
、このときの加圧力はマトリックス材として粉を用いる
場合に比べて低くて済むため、小容量のプレスで足りる
。このようにして成形体を得たのち、水素などの還元性
雰囲気あるいは不治性雰囲気にて加熱し、焼結を行う。
この焼結は、圧粉体焼結の場合に比べかなり低い温度で
迅速に行われる。その理由は必ずしも明らかでなφが、
微細短繊維の表面が清浄であると共に接合に対する活性
度が高く、表面積が大きく、かつ適正なアスペクト比に
よりIlil開維のからみあいかほどよいためであると
考えられる。
以上の工程で第1図および第2図に示すような自己潤滑
性摺動材となるが、必要に応じて焼結後に再圧縮又は/
及び再焼結を行ってもよく、これにより密度や強度の向
上を図ることができる。
本発明による自己潤滑性摺動材は、びびり振動切削によ
り製造したアスペクト比4〜70の微細短繊維に固体潤
滑剤を添加混合して、成形、焼結し、微細短繊維の焼結
組鉱に固体潤滑、剤を含有した構成としたので、粉末の
ような点接触でなく線接触と繊維のからみ合いにより低
い成形圧できわめて高い空孔率をもった多層網目状骨格
が形成され、その骨格間が連成空孔であることにより、
配合した固体潤滑剤が多量かつ均一に分散封入される。
また、アスペクト比が適正であることから塊を形成する
ことなく成形手段中に容易に充填でき、成形後の焼結も
、多量の固体潤滑剤を含んでいるにもかかわらず、粉状
マトリックスの場合よりも低い温度で焼結される。そし
て、強度も十分なものが得られ、固体潤滑剤の保持力も
強く、金属性が残存しているため耐衝撃性も良好で、欠
けなどが生じにくいなどのすぐれた特性が得られる。
次に本発明の実施例を示す。
実施例I ■。本発明により自己憫滑性すべり軸受を製造し、あわ
せて比較のためマトリックス材として粉体を用いて上記
すべり軸受を製造した。
金属母材としては、下記第2表に示す成分の鋳鉄を用い
、第1表に示す試料l−6の微細短繊維をびびり振動切
削法により創成した。一方、鋳鉄粉は第2表のFC15
級鋳物切粉を粉砕しす1,20〜に分級したものを用い
た。固体油fit剤としては、市販の黒鉛粉を用いた。
■上記マトリックス材を容器に入れ、これに黒鉛をlO
〜5 Q wt%添加し、約IO分機械的に攪拌し、金
型に充填後成形圧7760〜82で成形し、焼結温度1
140°C1焼結時間8Qmin。
水素気流中で加熱焼結した。
■得られたすべり軸受から引張り試験片を作り、σ(張
り試験を行りた結果を示すと第5図のとおりであり、本
発明は20 wt%の黒鉛添加でも約8に9/2−の引
張り強さを示し、50 tIJt%(7’1VOC%)
の添加でも0.5−一の引張り強度が得られている。こ
れに対し鋳鉄粉を用いた場合には、20wt%の添加で
はなんとか成形できても、焼結されず、80wt%以上
の添加では成形不可能であった。
y本発明の場合、マトリックス材としてびびり振動切削
によるすぐれた特性を持つ微細短繊維を用い、かつアス
ペクト比を適正化しているため、比重が8倍も違うにも
かかわらず均一に混合し、成形性、焼結性が良好である
。これを検討するため、面圧8〇−2で成形した場合の
焼結温度と引張り強さの関係を見てみた。第6図から明
らかなように、鋳鉄粉の場合は1110°C以上で焼結
しなければならず、九チ高の引張り強さは約42 ’i
/−、tであ乞。これに対し本発明は、同じ成分のマト
リックス材を用いるにもかかわらず、950’C−C焼
結しても25〜80 ’/−2の強度が得られている。
また、焼結湿度1140°C1焼結時間30m1nとし
、成形圧力を20〜80 ”/II、、2とした場合の
引張り強さへの影響を見たのが第7図である。こめ第7
図から明らかなように、本発明は20%2という低い成
形圧力で引張り強さ20 kg/fnfn2が得られて
いる。
■本発明のすべり軸受について、800 ”7cm”以
上の前爪、50−を越える速度条件で使用したか、摺動
方向がスライド、回転のいずれの場合にも良好な酒漬性
と耐久性が得られた。
実施例2 第1表に示される試料/〜乙の微細短繊維を1f81で
作り、黒鉛粉を混合し、たのち成形、5焼結してず・べ
り軸受を得た。予め繊維のみを成形したところ、成形圧
力14.0 vc−で空孔率80%、5000 ’an
+”で20%であり、50%の黒鉛粉を添加して水素雰
囲気中で810℃にて焼結したところ、引張り強さ約3
 kg/;、、1を持つすべりil#lt受がtubら
れた。
黄GU、アルミニウム合金についても同様な結果が示さ
れた。
以上説明した本発明によるときには、軸受をはじめとす
る摺動側において、母相をびびり振動切削して贋造した
アスペクト比が約4〜70の微細短繊維に固体it’i
滑剤を添加混合し、成形焼結することにより所望形状の
摺動側を得るようにしたので、10wt%を大幅に起え
5 Q wt%というようにきわめて多気の固体潤滑剤
を均一に治ししかも機械的強度が良好な実用的なこの種
自己油滑型摺動材とすることができる。また、低い成形
圧で足り、焼結温度も低くて足りるので、量産性とあい
°まち安価なコストで111g造することができるなど
のすぐれた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る繊維色結型自己潤滑性摺動材の一
例を示す斜視図、第2r)っは同じく、その一部組織を
柱式的に示す断面図、第2α図は同じくその部分図、第
8図は混合状態を示す断面図、第4・図は成形工程を示
す断面図、第5図は本発明の実施例における固体潤滑剤
配合率とり(張り強さのμ−係を示すグラフ、第6図は
焼結温度と引張りJjiiさの関係を示すグラフ、第7
図は成形圧力と引張り強さの関係を示すグラフである。 1・・・微細短繊維、 2・・・Ii’j1体釣滑剤、
3・・・連成空孔

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 母材をびびり振動切削して製造したアスペクト比がほぼ
    4〜70の微細短繊維を固体潤滑剤と混合成形、焼結し
    、微細短繊維焼結組織を骨格として固体潤滑剤を包埋し
    てなる繊維焼結型自己潤滑摺動材。
JP11049583A 1983-06-20 1983-06-20 繊維焼結型自己潤滑性摺動材の製造法 Granted JPS604619A (ja)

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